El aparell de Golgi és un dels orgànuls més importants de les cèl·lules eucariotes. Constitueix una part essencial del sistema d'endomembranes i exerceix un paper fonamental en la classificació, modificació i distribució de diverses molècules dins de la cèl·lula. Tot i la seva importància, moltes persones desconeixen en detall com funciona aquest orgànul, les seves característiques i quines implicacions té la seva disfunció a l'organisme.
En aquest article, detallarem tot el que necessites saber sobre la funció de l'aparell de Golgi, la seva estructura, la seva importància per a les cèl·lules i la seva rellevància en diverses malalties.
Què és l?aparell de Golgi?
El aparell de Golgi és un orgànul present a totes les cèl·lules eucariotes. Principalment, s'encarrega del processament i transport de proteïnes i lípids a la cèl·lula. També se'l coneix com complex de Golgi o dictiosoma a les plantes, encara que tots els termes es refereixen a la mateixa estructura.
Ubicat prop del nucli cel·lular i del reticle endoplasmàtic, l'aparell de Golgi funciona com una mena de «planta empaquetadora» dins de la cèl·lula. Rep vesícules carregades de proteïnes i lípids sintetitzats al reticle endoplasmàtic, les modifica segons sigui necessari i després les distribueix a les seves destinacions finals al citoplasma o fora de la cèl·lula.
Depenent del tipus de cèl·lula, aquest orgànul pot consistir en un nombre variable de sàculs o cisternes, que són estructures membranoses apilades com a discos que contenen diverses proteïnes o lípids. En cèl·lules vegetals poden arribar a existir centenars d'aparells de Golgi dispersos pel citoplasma, mentre que les cèl·lules animals solen tenir entre 10 i 20 per cèl·lula.
L'aparell va ser descrit per primera vegada a finals del segle XIX i nomenat en honor del científic italià Camillo Golgi, qui va documentar la seva estructura en detall. A través de l'ús de la microscòpia electrònica a la segona meitat del segle XX, es va confirmar la precisió de les seves observacions.
Estructura de l'aparell de Golgi
L'aparell de Golgi es pot dividir en tres regions funcionals diferents:
- Regió Cis-Golgi: La més propera al reticle endoplasmàtic. Aquesta regió rep vesícules transportadores de proteïnes i lípids acabats de sintetitzar en el reticle.
- Regió Medial: Aquí passa la major part de la modificació de les molècules transportades, com l'addició de carbohidrats o fosfats a les proteïnes.
- Regió Trans-Golgi: Aquesta secció està més propera a la membrana plasmàtica i prepara les vesícules per ser enviades a les seves destinacions específiques dins o fora de la cèl·lula.
Les cisternes que constitueixen l'aparell de Golgi estan connectades mitjançant tubs i vesícules que transporten proteïnes i lípids a través de les diferents zones de l'orgànul. Aquestes connexions permeten la segregació i modificació ordenada de les molècules a diferents nivells.
El nombre de cisternes a cada aparell de Golgi és variable, podent estar entre 4 i 8 en la majoria dels casos, encara que algunes cèl·lules presenten fins a 60 cisternes apilades. Cadascuna té una funció específica en el processament i modificació de les molècules. Les cisternes es mantenen unides mitjançant una matriu de proteïnes fibroses que els proporciona estabilitat estructural.
Funció de l'aparell de Golgi
El aparell de Golgi exerceix diverses funcions clau en la cèl·lula, sent la més important la classificació, modificació i empaquetament de proteïnes i lípids que arriben des del reticle endoplasmàtic. A continuació, enumerem les seves funcions principals:
- Modificar proteïnes i lípids: En arribar a l'aparell de Golgi, moltes proteïnes i lípids pateixen modificacions químiques com glicosilació, fosforilació i sulfatació, que són essencials perquè aquestes molècules adquireixin la seva estructura i funció definitiva.
- Formar vesícules secretores: L'aparell de Golgi empaqueta proteïnes i lípids recentment modificats en vesícules que després són transportades a diferents parts de la cèl·lula o expulsades fora d'ella mitjançant exocitosi.
- Secreció de glicoproteïnes: L'aparell de Golgi també segrega proteïnes que contenen glucosa i altres carbohidrats.
- Producció de lisosomes: Els lisosomes, orgànuls encarregats de la digestió cel·lular, es formen a partir de proteïnes empaquetades per l'aparell de Golgi.
Un aspecte interessant de la seva funció és que les vesícules produïdes poden tenir diferents finalitats:
- Vesícules de secreció constitutiva: Aquestes vesícules transporten proteïnes que seran alliberades de l'interior de la cèl·lula mitjançant un procés conegut com a exocitosi. Les proteïnes alliberades poden actuar a l'entorn extracel·lular.
- Vesícules de secreció regulada: Encara que també estan destinades a alliberar proteïnes a l'exterior de la cèl·lula, aquestes vesícules s'emmagatzemen dins de la cèl·lula fins que es rep un senyal específic que en desencadena l'exocitosi.
- Vesícules lisosomals: Aquestes vesícules transporten proteïnes digestives cap als lisosomes, encarregats de descompondre materials extracel·lulars o deixalles cel·lulars.
Mecanisme de transport a l'aparell de Golgi
El transport de proteïnes mitjançant l'aparell de Golgi segueix diversos models teòrics. Tot i que no està completament clar com passa aquest procés, es proposen dos models principals:
- Model de maduració de les cisternes: Segons aquesta teoria, les cisternes es van desplaçant i madurant conforme avancen cap a la regió Trans-Golgi, portant amb si les proteïnes i lípids que contenen.
- Model de transport vesicular: En aquest model, el Golgi és una estructura estable, i les proteïnes són transportades entre les cisternes a través de vesícules que les porten d'un compartiment a un altre.
És possible que tots dos mecanismes puguin estar ocorrent simultàniament, depenent del tipus de cèl·lula i la naturalesa de les proteïnes que necessiten ser transportades.
Importància de l'aparell de Golgi i relació amb malalties
La funció correcta de l'aparell de Golgi és crucial per a la supervivència cel·lular i per a molts processos fisiològics que tenen lloc a l'organisme. No obstant això, defectes en aquest orgànul poden desencadenar malalties greus.
Un dels millors exemples és la mucolipidosi II, una rara malaltia genètica que afecta la maquinària de reconeixement de proteïnes a l'aparell de Golgi. En aquesta malaltia, els lisosomes no poden realitzar la digestió cel·lular correctament a causa de la manca de certes proteïnes vitals, cosa que provoca una acumulació de materials no digerits. Aquest trastorn sol ser mortal a una edat primerenca.
Altres trastorns que han estat vinculats amb el mal funcionament de l'aparell de Golgi inclouen el síndrome d'Angelman, distròfia muscular de Ducheme i algunes formes de càncer. Es creu que els defectes a l'organització de les cisternes del Golgi o als mecanismes vesiculars poden ser responsables d'aquests trastorns.
L'aparell de Golgi juga un paper essencial en el processament i transport de proteïnes i lípids a les cèl·lules eucariotes. A través de la seva funció organitzativa permet que les cèl·lules mantinguin la seva estructura, es comuniquin entre si i responguin a senyals externs. Quan aquest orgànul falla, els efectes poden ser devastadors i s'associen a malalties potencialment fatals.